JP4188870B2

JP4188870B2 - ホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置

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Publication number: JP4188870B2
Application number: JP2004112363A
Authority: JP
Inventors: 英樹林
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2008-12-03
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Description

本発明は、ホログラムメモリ媒体に情報を記録し、記録された情報を再生するホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置に関し、特に、外乱のため再生信号のＳ／Ｎが劣化した場合にも、復号誤りを低減できるホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置に関する。

近年、情報の記録媒体として相変化型や光磁気型などの書き換え可能な光ディスクが、広く普及している。これらの光ディスクは、さらに記録密度を高めるためには、ビームスポット径を小さくして、隣接トラックまたは隣接ビットとの距離を短くするなどの技術が必要である。

このように、光ディスクの高密度化は年々進んでいるが、一方で、上記の光ディスクは面内にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界に制限され、高密度記録の物理的限界に近づいている。したがって、更なる大容量化のためには、奥行き方向を含めた３次元（体積型）の多重記録が必要となる。

そこで、次世代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的多重記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由来する高速性とを兼ね備えたホログラムメモリが注目されている。ホログラムメモリは、例えば、フォトポリマーなどを記録材料とする記録層を２枚のガラス板に挟み込んで形成した記録媒体に記録情報に対応する物体光と参照光とを照射し、双方の光により生成される干渉縞を記録材料の屈折率の変化として記録するものであり、情報の再生時には、記録された干渉縞に対して参照光のみを照射し、記録情報に対応する光学情報を抽出するものである。

次に、こうしたホログラム媒体記録再生装置の信号処理部の構成例を図８に示す。ここで、リードソロモン符号化回路１は記録データａに対してリードソロモン符号の符号化処理を施し、記録リードソロモン符号ｂを生成する。ブロック符号化回路２は、記録リードソロモン符号ｂにブロック符号の符号化処理を施し、記録ブロック符号ｄを生成する。例えば図９に示すように、ｂ＝０なら、ｄを数１とする一方、ｂ＝１なら、ｄを数２とする、差分符号の符号化処理を施す。

図９に示すように空間変調素子３は、記録ブロック符号ｄの“１”に対応する画素の物体光を透過し、“０” に対応する画素の物体光を遮断することにより、記録ブロック符号ｄに対応した市松模様を示す記録ページデータを生成する。例えば、ｄを数３とする場合、図１０の記録ページデータが生成される。なお、別の方法として、４画素の中で、１画素が“１”、残り３画素が“０”となるような符号（以下、２:４符号をいう。）を用いる技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図１０の記録ページデータの１行目にある画素の輝度レベルを図１１に示す。このように、記録ページデータの各画素は白あるいは黒のいずれかであり、各画素の輝度レベルは離散的な２値レベルを示す。

ホログラム記録媒体４は、例えばディスク基板に感光性材料を塗布したものであり、参照光と記録ページデータに対応する物体光の干渉縞を感光性材料の屈折率変化として記録する。記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射すると、記録ページデータに対応した市松模様を示す再生ページデータが得られる。ホログラム記録媒体４に図１０の記録ページデータを記録した後、記録媒体を再生して得られる再生ページデータを図１２に示す。図１２の再生ページデータの１行目にある画素の輝度レベルを図１３に示す。

このように、再生ページデータの各画素は白と黒の中間の灰色となり、各画素の輝度レベルは連続的な多値レベルを示す。これはホログラム媒体記録再生装置におけるメディアノイズ、システムノイズ、符号間干渉、クロストーク、画素位置ずれなどの各種外乱のため再生信号のレベルが変動するためである。
ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサから成る受光素子５は、この再生ページデータを光電変換することにより再生信号ｐを得る。この再生信号ｐも図１３の輝度レベルと同様に、連続的な多値レベルを示す。ブロック復号回路６は、再生信号ｐのレベルに基づいてブロック符号を復号し、再生リードソロモン符号ｒを生成する。

すなわち、受光素子５上で上下に隣接する画素の再生信号をｐ_１，ｐ_２とすると、ｐ_１＜ｐ_２なら記録ブロック符号ｄの推定値は数４であると判定して、再生リードソロモン符号ｒ＝０を生成する一方、ｐ_１＞ｐ_２なら、ｄの推定値を数５であると判定して、再生リードソロモン符号ｒ＝１を生成する。リードソロモン復号回路７は、再生リードソロモン符号ｒに対してリードソロモン符号の復号処理を施し、再生データｓを生成する。
特開平９−１９７９４７号公報

以上のホログラム媒体記録再生装置においては、記録データａと同一の再生データｓが高い信頼性をもって復元される必要があり、リードソロモン符号の復号処理を行なう前の再生リードソロモン符号ｒのビット誤り率を、例えば１×１０^−４以下に低減する必要がある。しかし、実際のホログラム媒体記録再生装置においては、メディアノイズ、システムノイズ、符号間干渉、クロストーク、画素位置ずれなどの各種外乱のため再生信号のＳ／Ｎが劣化する場合が多かった。このため、再生リードソロモン符号ｒの復号誤りが多発し、ビット誤り率が例えば１×１０^−２と悪化する場合が多かった。

前述のように、再生ページデータの各画素は白と黒の中間の灰色となり、各画素の輝度レベルおよび再生信号のレベルは連続的な多値レベルを示す。このような多値レベルの再生信号ｐの大小関係だけに着目してブロック符号を復号するため、各種外乱によるレベル変動が大きい場合には、復号誤りが多発することになる。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、各種外乱のため再生信号のＳ／Ｎが劣化した場合にも、低密度パリティ検査符号あるいはＬＤＰＣ（ＬＤＰＣ：Low Density Parity Check）符号と呼ばれる誤り訂正符号を用いて高性能な復号処理を行なうことによって復号誤りを低減し、信頼性の高いホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、記録データに対して低密度パリティ検査符号の符号化を行なうことにより記録低密度パリティ検査符号を発生する低密度パリティ検査符号化手段と、該記録低密度パリティ検査符号に対してブロック符号の符号化を行なうことにより記録ブロック符号を発生するブロック符号化手段と、該記録ブロック符号に応じて空間変調素子において輝度変調した物体光をホログラム記録媒体に照射することにより情報の記録を行なうホログラム記録手段と、ホログラム記録媒体に参照光を照射して得た再生光を受光素子により再生信号に光電変換して情報の再生を行なうホログラム再生手段と、前記記録ブロック符号に対応する再生ブロック符号を再生信号のレベルに基づいて復号し、前記記録低密度パリティ検査符号に対応する再生低密度パリティ検査符号を再生ブロック符号に基づいて復号するとともに、再生低密度パリティ検査符号の各ビットの尤度を表す尤度情報を再生信号のレベルに基づいて算出するブロック復号手段と、該尤度情報に基づいて低密度パリティ検査符号の復号を行ない記録データを復号する低密度パリティ検査復号手段とを有するホログラム媒体記録再生装置を提案している。

この発明によれば、低密度パリティ検査符号化手段の作動により、記録データに対応した記録低密度パリティ検査符号が発生する。また、ブロック符号化手段の作動により、記録低密度パリティ検査符号に対応した記録ブロック符号が発生し、記録ブロック符号に応じて空間変調素子において輝度変調した物体光をホログラム記録媒体に照射することにより情報の記録が行なわれる。一方で、ホログラム記録媒体に参照光を照射して得た再生光を受光素子により再生信号に光電変換することにより再生された情報は、ブロック復号手段の作動により、記録ブロック符号に対応する再生ブロック符号が再生信号のレベルに基づいて復号され、記録低密度パリティ検査符号に対応する再生低密度パリティ検査符号が再生ブロック符号に基づいて復号されるとともに、再生低密度パリティ検査符号の各ビットの尤度を表す尤度情報が再生信号のレベルに基づいて算出される。再生低密度パリティ検査符号は、低密度パリティ検査復号手段の作動により、尤度情報に基づいて復号化され、これにより記録データが復号される。

請求項５に係る発明は、記録データに対して低密度パリティ検査符号の符号化を行なうことにより記録低密度パリティ検査符号を発生する低密度パリティ検査符号化手段と、該記録低密度パリティ検査符号に対してブロック符号の符号化を行なうことにより記録ブロック符号を発生するブロック符号化手段と、該記録ブロック符号に応じて空間変調素子において輝度変調した物体光をホログラム記録媒体に照射することにより情報の記録を行なうホログラム記録手段とを有するホログラム媒体記録装置により記録されたホログラム記録媒体から情報の再生を行なうホログラム媒体再生装置であって、ホログラム記録媒体に参照光を照射して得た再生光を受光素子により再生信号に光電変換して情報の再生を行なうホログラム再生手段と、前記記録ブロック符号に対応する再生ブロック符号を再生信号のレベルに基づいて復号し、前記記録低密度パリティ検査符号に対応する再生低密度パリティ検査符号を再生ブロック符号に基づいて復号するとともに、再生低密度パリティ検査符号の各ビットの尤度を表す尤度情報を再生信号のレベルに基づいて算出するブロック復号手段と、該尤度情報に基づいて低密度パリティ検査符号の復号を行ない記録データを復号する低密度パリティ検査復号手段とを有するホログラム媒体再生装置を提案している。

この発明によれば、ホログラム記録媒体に参照光を照射することにより得られた再生光を受光素子により再生信号に光電変換することにより情報の再生が行われる。この情報は、ブロック復号手段の作動により、記録ブロック符号に対応する再生ブロック符号が再生信号のレベルに基づいて復号され、記録低密度パリティ検査符号に対応する再生低密度パリティ検査符号が再生ブロック符号に基づいて復号されるとともに、再生低密度パリティ検査符号の各ビットの尤度を表す尤度情報が再生信号のレベルに基づいて算出される。低密度パリティ検査符号は、低密度パリティ検査復号手段の作動により、尤度情報に基づいて復号化され、これにより記録データが復号される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のホログラム媒体記録再生装置について、前記尤度情報の絶対値は受光素子の各画素から得た再生信号のレベル差に比例し、該尤度情報の極性は再生低密度パリティ検査符号の各ビットの極性に対応することを特徴とするホログラム媒体記録再生装置を提案している。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載されたホログラム媒体再生装置について、前記尤度情報の絶対値は受光素子の各画素から得た再生信号のレベル差に比例し、該尤度情報の極性は再生低密度パリティ検査符号の各ビットの極性に対応することを特徴とするホログラム媒体再生装置を提案している。

これらの発明によれば、ＬＤＰＣ符号の尤度情報の絶対値を受光素子の各画素から得た再生信号のレベル差に比例して算出しているため、ＬＤＰＣ符号の誤り訂正能力を生かして再生リードソロモン符号のビット誤り率を低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載されたホログラム媒体記録再生装置について、前記ブロック符号化手段が、空間変調素子におけるＮ個の画素のうちＭ個の画素が“１”を表現し(Ｎ−Ｍ)個の画素が“０”を表現する記録ブロック符号を発生し（Ｎ、Ｍは自然数、Ｎ＞Ｍ）、前記ブロック復号手段は、受光素子におけるＮ個の画素のうち再生信号のレベルが高い順にＭ個の画素を選択し、選択したＭ個の画素を“１”と判定し、残りの(Ｎ−Ｍ)個の画素を“０”と判定して再生ブロック符号を復号するとともに、該“１”と判定した画素の再生信号のレベルを加算し、該“０”と判定した画素の再生信号のレベルを減算し、この加減算値に比例した尤度情報を算出することを特徴とするホログラム媒体記録再生装置を提案している。

請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６に記載されたホログラム媒体再生装置について、前記ブロック符号化手段が、空間変調素子におけるＮ個の画素のうちＭ個の画素が“１”を表現し(Ｎ−Ｍ)個の画素が“０”を表現する記録ブロック符号を発生し（Ｎ、Ｍは自然数、Ｎ＞Ｍ）、前記ブロック復号手段は、受光素子におけるＮ個の画素のうち再生信号のレベルが高い順にＭ個の画素を選択し、選択したＭ個の画素を“１”と判定し、残りの(Ｎ−Ｍ)個の画素を“０”と判定して再生ブロック符号を復号するとともに、該“１”と判定した画素の再生信号のレベルを加算し、該“０”と判定した画素の再生信号のレベルを減算し、この加減算値に比例した尤度情報を算出することを特徴とするホログラム媒体再生装置を提案している。

これらの発明によれば、再生信号のレベル差から算出した尤度情報を用いてＬＤＰＣ符号による高性能な信号処理を施すので、再生信号の大小関係のみに着目してデータを判定する場合に比べて、再生リードソロモン符号のビット誤り率を低減することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載されたホログラム媒体記録再生装置について、再生ブロック符号がブロック符号の符号語に存在しない場合に、該再生ブロック符号に基づいて復号した再生低密度パリティ検査符号の各ビットに関する尤度情報をゼロとすることを特徴とするホログラム媒体記録再生装置を提案している。

請求項８に係る発明は、請求項５から請求項７のいずれかに記載されたホログラム媒体再生装置について、再生ブロック符号がブロック符号の符号語に存在しない場合に、該再生ブロック符号に基づいて復号した再生低密度パリティ検査符号の各ビットに関する尤度情報をゼロとすることを特徴とするホログラム媒体再生装置を提案している。

これらの発明によれば、再生ブロック符号がブロック符号の符号語に該当しない場合には、当該再生ブロック符号に関する尤度情報をＬＤＰＣ符号の復号処理に使用しないことにより、誤った尤度情報による復号性能の低下を防ぐことができる。

本発明のホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置においては、ブロック符号とＬＤＰＣ符号を併用することにより、記録データと同一の再生データが高い信頼性をもって復元できるという効果がある。また、一般に、ホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置においては、各種外乱のため再生信号のＳ／Ｎが劣化する場合が多いが、本発明のホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置によれば、強力な誤り訂正能力を有するＬＤＰＣ符号を用いることにより、再生リードソロモン符号のビット誤り率を低減することができるという効果がある。

また、ホログラム記録媒体から再生される再生ページデータにおいては、各種外乱のため各画素の輝度レベルが変動して灰色の多値レベルを取るようになる。本発明のホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置によれば、多値レベルの再生信号のレベル情報を有効活用してＬＤＰＣ符号の尤度情報を算出しているため、ＬＤＰＣ符号の誤り訂正能力を生かして再生リードソロモン符号のビット誤り率を低減することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係るホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置について図１から図７を参照して詳細に説明する。

本実施例に係るホログラム媒体記録再生装置およびホログラム媒体再生装置における信号処理部は、図１に示すように、リードソロモン符号化回路１と、ＬＤＰＣ符号化回路１０と、ブロック符号化回路２と、空間変調素子３と、受光素子５と、ブロック復号回路６と、ＬＤＰＣ復号回路２０と、リードソロモン復号回路７とから構成されている。

リードソロモン符号化回路１は記録データａに対してリードソロモン符号の符号化処理を施し、記録リードソロモン符号ｂを生成する。ＬＤＰＣ符号化回路１０は、記録リードソロモン符号ｂに対してＬＤＰＣ符号の符号化処理を施し、記録ＬＤＰＣ符号ｃを生成する。

ブロック符号化回路２は、記録ＬＤＰＣ符号ｃにブロック符号の符号化処理を施し、記録ブロック符号ｄを生成する。空間変調素子３は、各画素の物体光を透過あるいは遮断し、記録ブロック符号ｄに対応した市松模様を示す記録ページデータを生成する。ホログラム記録媒体４は、例えばディスク基板に感光性材料を塗布したものであり、参照光と記録ページデータに対応する物体光の干渉縞を感光性材料の屈折率変化として記録する。記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射すると、記録ページデータに対応した市松模様を示す再生ページデータが得られる。

ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサから成る受光素子５は、この再生ページデータを光電変換することにより再生信号ｐを得る。ブロック復号回路６は、記録ブロック符号ｄに対応する再生ブロック符号を再生信号ｐのレベルに基づいて復号し、記録ＬＤＰＣ符号ｃに対応する再生ＬＤＰＣ符号を再生ブロック符号に基づいて復号するとともに、再生ＬＤＰＣ符号の各ビットの尤度（確からしさ）を表す尤度情報ｑを再生信号ｐのレベルに基づいて算出する。

ＬＤＰＣ復号回路２０は尤度情報ｑに基づいてＬＤＰＣ符号の復号処理を行ない、再生リードソロモン符号ｒを生成する。リードソロモン復号回路は、再生リードソロモン符号ｒに対してリードソロモン符号の復号処理を施し、再生データｓを生成する。

以下に図１に示すＬＤＰＣ符号化回路１０、ＬＤＰＣ復号回路２０およびブロック復号回路６の動作を詳述する。

ＬＤＰＣ符号化回路１０は入力データに生成行列Ｇを乗じることによってＬＤＰＣ符号を生成する。ＬＤＰＣ符号はパリティ検査行列Hによって完全に定義されるが、以下では、パリティ検査行列Hが数６の場合を例に説明する。なお、このとき生成行列Gは数７で与えられる。よって記録リードソロモン符号ｂが数８のとき、記録ＬＤＰＣ符号ｃは数９となる。この記録ＬＤＰＣ符号ｃに差分符号の符号化処理を施すと、数３の記録ブロック符号ｄが得られ、図１０の記録ページデータが得られる。

ＬＤＰＣ復号回路２０は次に述べるＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法というアルゴリズムを用いて、ＬＤＰＣ符号の復号を行なう。パリティ検査行列の行数をＭ、列数をＮとすると、数６の場合、Ｍ＝３，Ｎ＝６となる。

[ステップ１初期化]
まず、パリティ検査行列の(ｍ、ｎ)成分が１である、すなわちＨｍｎ＝１である全ての組(ｍ、ｎ)に対して、対数事前値比βmn＝0とする。

[ステップ２行処理]
次に、ｍ＝１、２、…、Ｍの各行において、Ｈｍｎ＝１である全ての組(ｍ、ｎ)に対して数１０に従って対数外部値比αｍｎを計算する。
数１０において、ｓｉｇｎは極性を表す関数であり、数１１で定義される。

また、関数ｆ(ｘ)はＧａｌｌａｇｅｒ関数と呼ばれ、数１２で定義される。
また尤度情報ｑｎは、記録ＬＤＰＣ符号ｃの第ｎ列成分ｃ_ｎが0である場合、あるいは1である場合に、再生信号のレベルがｐとなる条件付確率の対数比であり、数１３で与えられる。さらに数１０において、数１４は、列位置を表す変数ｎ´を用いて第ｎ列成分を除いた第m行の積あるいは和を求める演算を意味する。

[ステップ３列処理]
さらに、ｎ＝１、２、…、Ｎの各列において、Ｈｍｎ＝１である全ての組(ｍ、ｎ)に対して、数１５に従って対数事前値比βｍｎを計算する。数１５において、数１６は、行位置を表す変数ｍ´を用いて第ｍ行成分を除いた第ｎ列の和を求める演算を意味する。以後、ステップ２とステップ３を所定回数繰り返した後、ステップ４に移行する。

[ステップ４符号語の復号]
このステップでは、ｎ=１、２、…、Ｎについて、再生符号ｒの第ｎ列成分ｒ_ｎを数１７に従って復号し、アルゴリズムを終了する。数１７において、数１８は行位置を表す変数ｍ´を用いて、第ｎ列の和を求める演算を意味する。

ここで、具体的にパリティ検査行列Ｈが数６で与えられた場合について、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法の実例を示す。ここでは、ステップ２を２回だけ繰り返した後、ステップ4に移行するものとする。

[ステップ１]

[ステップ２（１回目）]

[ステップ３]

[ステップ２（２回目）]

[ステップ４]

以上の数２０から数２３で示したＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法を実行するＬＤＰＣ復号回路の回路構成を図２に示す。この回路構成は、データが上から下の一方向へ流れるパイプライン型となっており、連続的な信号が入力される。ただし、回路構成は、この例に限らず、計算結果をフィードバックしてメモリの内容を更新する巡回型の構成としてもよい。なお、Ｇａｌｌａｇｅｒ関数はルックアップテーブルで実現できる。また、絶対値演算は最上位の符号ビットを正極性に設定すればよい。また、ｓｉｇｎ関数は最上位の符号ビットを抽出すればよく、ｓｉｇｎ関数同士の乗算は排他的論理和演算で簡単に実現できる。

図１および図２のように、ＬＤＰＣ復号回路２０は尤度情報ｑを入力され、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法を実行して再生リードソロモン符号ｒを出力する。そこで、本発明のブロック復号回路６は、再生信号ｐのレベル差Δを求めて尤度情報ｑを算出し、ＬＤＰＣ復号回路２０に入力する。

再生信号ｐの確率分布が平均値ｍ、分散σ^２のガウス分布に従うものとすると、再生信号ｐの確率密度関数は、数２４で与えられる。そして、ブロック符号として前述の差分符号を採用した場合、数１３の尤度情報ｑは、数２５となる。

すなわち、受光素子５上で上下に隣接する画素の再生信号レベルをｐ_１，ｐ_２とすると、レベル差Δを数２６として求め、これに比例係数を乗じることにより、数２７のように尤度情報ｑが算出できる。ここで分散σ^２は、演算回路により、再生信号ｐから実測してもよく、事前に所定の値を定めてこれを記憶装置に格納しておき、この値を用いてもよい。

以上、本実施例においては、ブロック符号とＬＤＰＣ符号を併用することにより、記録データと同一の再生データが高い信頼性をもって復元できる。また、ホログラム記録媒体から再生される再生ページデータにおいては、各種外乱のため各画素の輝度レベルが変動して灰色の多値レベルを取るようになるが、本実施例においては、多値レベルの再生信号のレベル情報を有効活用してＬＤＰＣ符号の尤度情報を算出しているため、ＬＤＰＣ符号の誤り訂正能力を生かして再生リードソロモン符号のビット誤り率を低減することができる。

第１の実施例においては、ブロック符号として差分符号を採用したが、２:４符号を採用してもよい。図３に２:４符号の符号化規則を示し、図４に記録ページデータの例を示す。

この場合ブロック復号回路６は、２:４符号の符号語を構成する４画素の輝度レベルを比較し、輝度レベルの高い方から順にｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４とする。レベル差Δは例えば、数２８で算出してもよく、数２９あるいは数３０で算出してもよい。

図３に示した通り、４画素の内で右上の画素の輝度レベルが最高の場合、記録ブロック符号ｄの推定値である再生ブロック符号ｄ＾は、数３１のようになり、記録ＬＤＰＣ符号ｃの推定値である再生ＬＤＰＣ符号ｃ＾は、数３２のようになる。

この再生ＬＤＰＣ符号ｃ＾の尤度はレベル差Δに比例するため、再生ＬＤＰＣ符号ｃ＾の第１列の尤度情報ｑ_１と第２列の尤度情報ｑ_２は各々、数３３で与えられる。数１３より、記録ＬＤＰＣ符号ｃ_ｎ＝０である尤度が高い場合はｑ_ｎは正に、ｃ_ｎ＝１である尤度が高い場合はｑ_ｎは負になるので、数３３においてｑ_１は正に、ｑ_２は負になっている。

以上のように本実施例のブロック復号回路６は、（１）符号語を構成する画素から輝度レベルが高い順に所定数の画素を選択し、（２）選択した画素を“１”と判定し、残りの画素を“０”と判定することにより再生ブロック符号を復号し、（３）再生ブロック符号に基づいて再生ＬＤＰＣ符号を復号し、（４）“１”と判定した画素の輝度レベルを加算し、“０”と判定した画素の輝度レベルを減算したレベル差Δを求め、（５）レベル差Δに比例した絶対値を有し、再生ＬＤＰＣ符号の各ビットに応じた極性を有する尤度情報ｑを算出する。

またブロック符号として、例えば９画素の内で２画素が“１”、残り７画素が“０”となるような符号（以下、５:９符号という。）を採用してもよい。図５に５：９符号の符号化規則の一例を部分的に示す。

この場合、ブロック復号回路５は、５:９符号の符号語を構成する９画素から輝度レベルが高い順に２画素を選び、この画素のレベルをｐ_１，ｐ_２、その他の７画素のレベルをｐ_３，ｐ_４，ｐ_５，ｐ_６，ｐ_７，ｐ_８，ｐ_９とする。レベル差Δは、数３４、数３５、数３６のいずれを用いて算出してもよい。数３５と数３６の右辺第２項の分母を８としたのは、これは８＝２^３と２のべき乗であるため、ディジタル回路による除算が容易になるためである。また、再生信号ｐを高域通過フィルタに通すと、数３６の右辺第２項はほぼ０となるため、レベル差Δは数３７を用いて算出してもよい。

５:９符号の場合、“１”となる画素の組み合わせは_９Ｃ_２＝３６通りあるが、ブロック符号の符号語として使用するのは２^５＝３２通りとなるため、符号語には無い３６−３２＝４通りの組み合わせが存在する。例えば、図６に示す４通りの組み合わせは、符号語として使用しないものとする。

しかし、ブロック復号回路６が、５:９符号の符号語を構成する９画素から輝度レベルが高い順に２画素を選んだ結果、図６の組み合わせに該当することがある。このときは信頼できる尤度情報が得られないので、ブロック復号回路はＬＤＰＣ復号回路に尤度情報としてｑ＝０を供給する。５:９符号の場合、９画素が５ビットの再生ＬＤＰＣ符号に対応するので、数３８とする。このとき、ＬＤＰＣ復号回路は、他の符号語の尤度情報を用いてＬＤＰＣ復号処理を行なえばよい。

なお、ホログラム媒体記録再生装置において、光学系の機械的な位置ずれやホログラム記録媒体の収縮などに起因して、空間変調素子の画素と受光素子の画素との間に位置ずれが生じることがある。この位置ずれによる性能劣化を防ぐために、オーバーサンプリングと呼ばれる手法を用いることがある。これは空間変調素子の画素と受光素子の画素を１：１に対応させるのではなく、例えば１：４に対応させるものである。このとき図７に示すように、記録ページデータは２倍の倍率をもって再生ページデータに写像され、受光素子の４個の画素群が記録ブロック符号ｄの１ビットを表現している。この場合、ブロック復号回路は、４個の画素群の再生信号レベルを加算した値を、1個の画素の再生信号として扱えばよい。

また、簡単のため、以上の実施例においてはパリティ検査符号が数６で定義され、符号長Ｎが６である場合について説明した。しかし、一般にＬＤＰＣ符号の符号長Ｎは数十から数千と長い。また、簡単のため、ステップ２の繰り返し回数は２回だけとして説明した。しかし、一般にＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法の繰り返し回数は４回から数十回と多い。このような一般的な場合にも、本発明は実施例と同様に適用することができる。

また、ブロック符号として差分符号、２:４符号、５:９符号を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。また、尤度情報ｑはレベル差Δに比例するものとしたが、ホログラム媒体記録再生装置における各種外乱の確率分布に応じて、尤度情報ｑはレベル差Δの任意の関数とすることができる。さらに、誤り訂正符号はリードソロモン符号に限定されるものではなく、他の符号を採用してもよい。ＬＤＰＣ符号の訂正能力が十分高い場合には、リードソロモン符号も他の誤り訂正符号も採用しなくてよい。

本発明の構成を示す図である。本発明のＬＤＰＣ復号回路の回路構成を示す図である。第２の実施例に係る各画素の輝度を例示した図である。第２の実施例に係る記録ページデータを例示した図である。第３の実施例に係る各画素の輝度を例示した図である。第３の実施例に係る記録ページデータを例示した図である。第４の実施例に係る記録ページデータと再生ページデータとの関係を例示した図である。従来例の構成を示す図である。従来例および第１の実施例に係る各画素の輝度を例示した図である。従来例および第１の実施例に係る記録ページデータに関し、これを例示した図である。記録ページデータのレベルを例示した図である。従来例および第１の実施例に係る再生ページデータに関し、これを例示した図である。再生ページデータのレベルを例示した図である。

符号の説明

１・・・リードソロモン符号化回路、２・・・ブロック符号化回路、３・・・空間変調素子、４・・・ホログラム記録媒体、５・・・受光素子、６・・・ブロック復号回路、７・・・リードソロモン復号回路、１０・・・ＬＤＰＣ符号化回路、２０・・・ＬＤＰＣ復号回路

Claims

記録データに対して低密度パリティ検査符号の符号化を行なうことにより記録低密度パリティ検査符号を発生する低密度パリティ検査符号化手段と、
該記録低密度パリティ検査符号に対してブロック符号の符号化を行なうことにより記録ブロック符号を発生するブロック符号化手段と、
該記録ブロック符号に応じて空間変調素子において輝度変調した物体光をホログラム記録媒体に照射することにより情報の記録を行なうホログラム記録手段と、
ホログラム記録媒体に参照光を照射して得た再生光を受光素子により再生信号に光電変換して情報の再生を行なうホログラム再生手段と、
前記記録ブロック符号に対応する再生ブロック符号を再生信号のレベルに基づいて復号し、前記記録低密度パリティ検査符号に対応する再生低密度パリティ検査符号を再生ブロック符号に基づいて復号するとともに、再生低密度パリティ検査符号の各ビットの尤度を表す尤度情報を再生信号のレベルに基づいて算出するブロック復号手段と、
該尤度情報に基づいて低密度パリティ検査符号の復号を行ない記録データを復号する低密度パリティ検査復号手段とを有し、
前記尤度情報の絶対値は受光素子の各画素から得た再生信号のレベル差に比例し、該尤度情報の極性は再生低密度パリティ検査符号の各ビットの極性に対応するホログラム媒体記録再生装置。
前記ブロック符号化手段が、空間変調素子におけるＮ個の画素のうちＭ個の画素が“１”を表現し(Ｎ−Ｍ)個の画素が“０”を表現する記録ブロック符号を発生し（Ｎ、Ｍは自然数、Ｎ＞Ｍ）、
前記ブロック復号手段は、受光素子におけるＮ個の画素のうち再生信号のレベルが高い順にＭ個の画素を選択し、選択したＭ個の画素を“１”と判定し、残りの(Ｎ−Ｍ)個の画素を“０”と判定して再生ブロック符号を復号するとともに、
該“１”と判定した画素の再生信号のレベルを加算し、該“０”と判定した画素の再生信号のレベルを減算し、この加減算値に比例した尤度情報を算出することを特徴とする請求項１に記載されたホログラム媒体記録再生装置。
再生ブロック符号がブロック符号の符号語に存在しない場合に、該再生ブロック符号に基づいて復号した再生低密度パリティ検査符号の各ビットに関する尤度情報をゼロとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたホログラム媒体記録再生装置。
記録データに対して低密度パリティ検査符号の符号化を行なうことにより記録低密度パリティ検査符号を発生する低密度パリティ検査符号化手段と、
該記録低密度パリティ検査符号に対してブロック符号の符号化を行なうことにより記録ブロック符号を発生するブロック符号化手段と、
該記録ブロック符号に応じて空間変調素子において輝度変調した物体光をホログラム記録媒体に照射することにより情報の記録を行なうホログラム記録手段とを有するホログラム媒体記録装置により記録されたホログラム記録媒体から情報の再生を行なうホログラム媒体再生装置であって、
ホログラム記録媒体に参照光を照射して得た再生光を受光素子により再生信号に光電変換して情報の再生を行なうホログラム再生手段と、
前記記録ブロック符号に対応する再生ブロック符号を再生信号のレベルに基づいて復号し、前記記録低密度パリティ検査符号に対応する再生低密度パリティ検査符号を再生ブロック符号に基づいて復号するとともに、再生低密度パリティ検査符号の各ビットの尤度を表す尤度情報を再生信号のレベルに基づいて算出するブロック復号手段と、
該尤度情報に基づいて低密度パリティ検査符号の復号を行ない記録データを復号する低密度パリティ検査復号手段とを有し、
前記尤度情報の絶対値は受光素子の各画素から得た再生信号のレベル差に比例し、該尤度情報の極性は再生低密度パリティ検査符号の各ビットの極性に対応するホログラム媒体再生装置。
前記ブロック符号化手段が、空間変調素子におけるＮ個の画素のうちＭ個の画素が“１”を表現し(Ｎ−Ｍ)個の画素が“０”を表現する記録ブロック符号を発生し（Ｎ、Ｍは自然数、Ｎ＞Ｍ）、
前記ブロック復号手段は、受光素子におけるＮ個の画素のうち再生信号のレベルが高い順にＭ個の画素を選択し、選択したＭ個の画素を“１”と判定し、残りの(Ｎ−Ｍ)個の画素を“０”と判定して再生ブロック符号を復号するとともに、
該“１”と判定した画素の再生信号のレベルを加算し、該“０”と判定した画素の再生信号のレベルを減算し、この加減算値に比例した尤度情報を算出することを特徴とする請求項４に記載されたホログラム媒体再生装置。
再生ブロック符号がブロック符号の符号語に存在しない場合に、該再生ブロック符号に基づいて復号した再生低密度パリティ検査符号の各ビットに関する尤度情報をゼロとすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載されたホログラム媒体再生装置。